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沫器。
撞击式分离器的工作原理是气流进入气液分离器后,撞到与气流方向垂直的隔板上,使液滴附着在隔板壁面上,并沿壁面流下,积聚在分离器底部,气相部分向上通过排气管排出。
实际上,离心式分离器的工作原理也有撞击式的成分。本公司所用的分离器大多是离心式的,分离器的上部为分离部分,下部为储液部分,储液部分设有液位计,或液位开关或液位变送器。当液态组分积聚到一定高度时要及时通过排液管排放。
本公司有一些产品将冷却器和分离器组合在一起,称作冷却分离器,这种设计一般为立式结构,比较紧凑,占地面积小,但制造较复杂,稳定性也不如分开的好。
5.19
过滤器
在压缩机的气、水、油路系统中,难免会有一些固体杂质混杂期间,如气路中会有一些催化剂(触媒)粉尘,水路中会有一些泥沙,油路中会有一些运动付磨损下来的粉末等。这些固体颗粒会对压缩机的使用寿命和正常运行产生不利影响。因此在压缩机的气路、水路和油路中一般都会设有过滤器。根据过滤介质、过滤精度、介质的工作压力、温度的不同,会选用不同的过滤器。本公司的产品中油路常采用可切换式的过滤器,过滤精度一般在10-25μm之间,过滤器常设在稀油站中;气路中常用T型或Y型过滤器,滤网规格一般为80目(相当于过滤精度为200μm);在水路中的过滤器一般只设在填料进水管上,因填料的进出水管一般都比较细,为防止结垢堵塞,也常设一个过滤器。
5.20
止回阀
压缩机排气管路中都设有一个止回阀,目的是防止已进入系统的高压气体倒回压缩机,窜到压缩机的低压部位,引起损坏。气路中的止回阀一般都设在安全阀的下游。本公司气路中的止回阀常为气阀式止回阀,其结构如一个环状或网状的排气阀。这样的止回阀结构紧凑,动作响应快,对安装位置无要求,能阻止瞬时的气体倒流,但不能长时间地阻止气体倒流,故止回阀后还要设隔断阀。
6. 主要系统
6.1 气路系统
工艺流程用压缩机的气路系统指压缩机内部的气路部分,通常包含从机组的进口阀门到出口阀门之间的容器(包括进气过滤器、进、排气缓冲器、级间冷却器、分离器、后冷却器、回流冷却器等)、阀门(包括进、出口的隔断阀、安全阀、旁路中的调节阀、安全阀和调节阀的阀前阀后隔断阀等)、管线(包括回流、放空、旁路等管线)和管件。
气路系统中各设备的作用:
进气过滤器用于过滤吸入气体中所夹带的固体颗粒,过滤器前后一般设有压差表或压力变送器,当压差超过规定值以及系统大检修时应拆下滤芯清洗。安装进气过滤器时应注意气流方向,不可装反。通常在过滤器的外表有指示气流(安装方向)的箭头,若标记不明显,可通过观察滤网结构来判断,装滤网的一侧为进气方向,装滤网骨架的一侧为排气方向。
进、排气缓冲器用于抑制气流的脉动,以降低气路系统及主机的机械振动。各缓冲器底部都装有排污阀或排污法兰盖,以排除积聚在容器内的液体和污物。
级间冷却器、后冷却器、回流冷却器都用于降低压缩机排出气体的温度,以提高压缩机的效率。回流冷却器一般只在有旁路但无后冷却器的情况下采用。
级间分离器用于分离气体中的液态组分,避免进入到下一级压缩机的气缸中而产生液击,对供气要求较高的装置会要求设后分离器。要求更高一点的还会设冷冻干燥机或吸
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附式干燥机。
级间安全阀一般设在分离器的下游,也有设在分离器筒体上的。 国内的许多装置中,安全阀的设置常在阀前和阀后设置隔断阀,在隔断阀的上下游再设一个旁通阀。一般隔断阀宜用闸阀,旁通阀宜用截止阀(见右图)。这样的布置是为便于安全阀的检修,采用这种结构时要注意隔断阀要铅封开,旁通阀要铅封关。
压缩机的止回阀一般用气阀式止回阀,设在末级安全阀的下游,出口隔断阀的上游。用于防止已进入系统的高压气体倒回压缩机,窜到压缩机的低压部位,引起损坏。安装止回阀时应注意进出口方向,不可装反。一般在止回阀的外壳都有表示气流方向的标记,若标记不明显,或指示标牌失落,可通过观察阀芯结构来判断,阀片侧为进气,弹簧侧为排气。
气路中的调节阀常设在压差较大的回流管线上,用于机组的气量调节(见右图)。在本公司的产品中,调节阀采用较多的是自力式调节阀。调节阀宜水平布置,调节阀的阀前和阀后设置隔断阀,在隔断阀的上下游再设一个旁通阀。一般隔断阀宜用闸阀,旁通阀宜用截止阀。
管道、阀门及支吊架:气路系统中的主管道用于各设备之间的联通,旁通管道常用于流量调节,放空管路用于系统卸载,置换管线(一般为氮气管线)用于流程介质的置换,阀门用于各管线之间的切换和通断控制。对设备内部较长的管道,通常会设置管道支架或吊架,支吊架的形式和位置一般需要通过声学模拟计算来确定。
6.2 油路系统
工艺流程用压缩机的油路系统有二种,一种是压缩机的循环润滑系统,另一种是气缸、填料的注油润滑系统。无论是无油润滑还是注油润滑的机器通常都有循环润滑这个系统,而注油润滑系统只用在注油润滑或无油结构少油操作的机组中。
压缩机的循环润滑系统用于曲柄连杆机构中各运动付的强制润滑,一般每台机组都有一套,润滑油循环使用。油路系统中至少包括油箱(池)、油泵、油冷却器、油过滤器、显示和控制油温、油压的仪器仪表、连通管路、阀门等。在工艺流程用压缩机的油路系统中通常将辅助油泵、油冷却器、油过滤器等元器件集中布置在一个底盘上,组成一个稀油站。稀油站的组成结构见下图。
油路系统中各元器件的作用:
油泵用于对润滑油进行增压,中小型机组的主泵常为轴头泵,油泵形式为齿轮泵,装在机身上,由压缩机的主轴驱动。辅助泵常用螺杆泵,用电机驱动,装在稀油站中。主、辅泵的出口常各自配有安全阀(溢流阀)、止回阀和压力表。
润滑油经油泵增压后温度会增高,故需设油冷却器来冷却。油冷却器前后一般都设有温度计,以观察润滑油冷却前后的温度。
过滤器用于去除油液中的固体颗粒,以防这些颗粒进入压缩机运动付中引起摩擦面的损坏。本公司产品对过滤器的过滤精度要求一般为25μm(也有用户要求10μm的。根据本公司产品中所用的轴承合金,25μm的过滤精度已能满足使用要求)。因压缩机在运行过程中不可断油,所以过滤器都设计成双筒可切换的形式,以满足机组运行要求。在进
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行过滤筒切换时应注意要先将准备投用的滤筒充满油。具体操作时可打开二个过滤筒间的连通阀,拧松备用筒上的放气螺塞,放尽筒内的空气,等放气螺塞处有油液冒出时再拧紧放气螺塞,关闭连通阀,然后进行切换。同理,对有双联冷却器的稀油站,切换时也需要先使备用冷却器先充满油。
单泵单冷单过滤无油箱的稀油站
双泵双冷双过滤带油箱的稀油站
加热器用于对润滑油进行加热,一般装在油箱(池)中。因在部分压缩机的机身兼作油池,所以加热器通常装在机身上。加热器主要用于开车前对润滑油进行加热,机组运行后,摩擦付产生的摩擦热会传给润滑油,所以开机后可停掉加热器。
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调压阀的作用是将循环润滑油路的油压稳定在一定的范围内,因为在设计油路系统时一般都要考虑一定的裕度,这样就会有一多余的油需要从旁路返回油箱。随着机组运行时间的推移,各摩擦付的配合间隙会逐步增大,供油能力随之逐步下降,调压阀的作用就是控制旁路回油口的大小,保证供给机组的油量稳定在一定的范围内。调压阀的入口常接在供油主管路上,出口接回油管线。本公司产品中常用的调压阀为自力式调压阀,正常运行时循环润滑油的压力一般常控制在0.25-0.35MPa之间。
温控阀的作用是将供给机组的润滑油温度稳定在一定的范围内。其工作原理是该阀有二个进油口,一个出油口,二个进油口分别接在冷却器前后,温度低时增加热油比例,温度高时降低热油比例,将热油和冷油混合后供给机组。
润滑油的压力、温度是机组运行中的重要参数,机组正常运行时需要有适当压力和粘度的润滑油来保证,而油的粘度与温度有较密切的关系,随着温度的升高,油的粘度会随之下降,而低粘度的油会影响机组各摩擦付的润滑,粘度太高也会带来功耗增加、油压升高润滑油流动不畅等憋端。所以循环润滑系统中既有加热器,又有冷却器,有的机组还设有温控阀。机组对油压、油温的控制项目也较多,不仅在机组现场有用于观察油温油压的现场仪表,在中控室也有油温油压的显示,还有油温油压超限的声光报警和联锁。
本公司产品的循环润滑系统中常用的润滑油为L-DAB68压缩机油或L-DAB100压缩机油,寒冷地区可选用粘度低些的L-DAB68压缩机油,气候温暖地区可选用粘度略高的L-DAB100压缩机油。
活塞式压缩机的另一个油路系统是注油润滑系统,用于气缸和填料的润滑。这个系统一般由注油器、注油止逆阀、连通管线等组成。这个系统与循环润滑系统相比,其特点是量小,压力高(至少要高于压缩机的排气压力),油液的粘度高,润滑油不循环使用。所以注油系统的油泵采用柱塞泵,润滑油的牌号通常在150号以上。
6.3 冷却系统
由于气体受到压缩后温度升高,温度升高后会带来一系列的问题:1. 会使后续的继续增压增加功率消耗;2. 高温会使气缸内的润滑油粘度降低甚至碳化; 3. 高温会降低无油元件(活塞环、导向环及填料环)的机械性能,影响机组的运转率和使用寿命。为解决这些问题,压缩机都需要设置冷却系统。根据冷却介质,常见的有风冷机组和水冷机组,本公司的工艺流程用活塞压缩机基本都是水冷机组。所以压缩机的冷却系统也常称作水路系统。
压缩机组中需要用冷却水冷却的设备一般有气缸、填料、级间冷却器、后冷却器、油冷却器等。冷却水通常采用循环水,对水质和水温要求较高的可用软化水。
为保证冷却效果,无论是压缩机的气缸还是管壳式冷却器,冷却水一般都从下面进水,上面出水,以保证冷却水在冷却容积中全充满。对立式布置的冷却分离器,冷却水的进出水口都在上方,这也能保证冷却水的全充满。
由于压缩机组中各个冷却单元(指各级气缸、各个冷却器等)的冷却要求(指冷却水量、水温等)不同,故水路系统常按并联方式向各冷却单元供水。各分支的冷却水量均可由各自支管的阀门调节,在进水支管之后设放水阀,用于停机时放尽设备内存水。各分支出水管上一般会设视镜, 以便于用户检查水流情况。冷却水量可根据季节调节,以维持机组的润滑油和气体的正常工作温度。
采用并联方式供水的冷却系统,其供水压力和温度的显示常设在进水总管上,回水温度的显示设在各自的分支管路上。
如机组对水质和水温有特殊要求时一般常会配套水站来向机组供水。如压缩机压力填料的进出水管较细,为防止水路堵塞,需要用软化水冷却,此时可为若干台机组配一台
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水站;又如当工作介质较易液化时,气缸冷却水的进水温度就不宜太低,应控制在一定范围内,此时也可通过配设水站来实现。
由于地域和季节的不同,环境温度会变化,冷却水的用量需根据当时当地的环境需要来调整,夏季的用水量会比冬天大很多。
压缩机起动前,一般应首先供水;正常停车后,再逐一关闭各进水阀门。冬季停车(气温低于5℃) 及长期停车时,可在压缩机完全卸载之后,停机之前就停止向气缸供水。停车后,应将压缩机气缸及各冷却器内的存水排尽以免冻坏设备。
水路系统中对循环水的一般要求是冷却水进水温度不大于30℃,回水温度不大于40℃。进水压力在0.2-0.4MPa之间,回水压力不低于0.15MPa。对水质的要求为:中性,PH值在6.5-9.5之间;暂时硬度不大于12;混浊度不大于100mg/L;含油量不大于5mg/L;有机物含量不大于25mg/L。
6.4 充氮保护系统
对工作介质为易燃易爆或有毒介质的工艺流程用压缩机,为防止有害气体外泄,增加机组的安全可靠性,在压缩机的压力填料和隔离填料处都会设置缓冲气体保护系统。在保护系统中使用的缓冲气体通常为氮气,也可用其他惰性气体。压力填料处的充氮保护结构和叙述见5.12节所述,隔离填料的充氮保护结构和叙述见5.9节所述。充氮保护系统对氮气的一般要求是:压力填料要求的气源压力为0.1MPa左右,隔离填料的气源压力为0.02-0.05MPa,气源温度为常温。
6.5 气量调节系统
工艺流程用压缩机在运行期间通常都会有若干种工况,各种工况对气量的要求不尽相同。这就需要机组设置气量调节系统来满足各种工况对气量的要求。常用的气量调节方式有旁路调节、顶开阀调节、余隙阀调节三种。
旁路调节是从机组末级排气或某一级排气端引出一部分气体回流到一级入口。旁路支管的口径按所需要的旁路流量确定,当压差较小时可直接用隔断阀调节,若压差较大时需用调压阀调节。旁路管线一般要从冷却器后(后冷却器或级间冷却器)引出,主气路系统中无冷却器的通常需设旁路冷却器。
顶开阀调节是通过顶开吸气阀来控制气缸的一侧或两侧的工作来实现气量的分档调节的。其工作原理见5.14节。通过顶开阀调节,对双作用气缸可实现0,50,100%三档气量调节,对双一级(双二级)的机组,可实现0,25,50,75,100%五档气量调节。但25%和75%二档由于气体力不平衡,可能会导致机组的振动增大。另外,在采用顶开阀调节时会引起十字头处反向角的变化,如需在此工况下长期运行,宜进行定期切换(如轴侧顶开运行一段时间后改成盖侧顶开,盖侧顶开运行一段时间后再改成轴侧顶开)。
余隙阀调节是通过增加压缩机气缸的余隙容积来实现的(见5.15节),常见的有固定余隙阀和可调余隙阀二种,一般常用固定余隙阀。余隙阀通常装在气缸的盖侧,打开余隙阀后可使气缸盖侧的余隙容积增大,从而减小压缩机气缸的排气量。余隙容积的大小要根据所需要调节的气量来确定。采用余隙阀调节通常会使排气温度升高,此外余隙阀对排气量的调节比较有限,特别是对小压比的气缸作用不大,故小压比的压缩机一般不推荐用余隙阀的方式来调节气量。
从级间引出部分气体作回流的旁路调节及采用余隙阀调节气量时,可能会引起机组各级压比的分配,用户在实施此类操作时应掌握这些情况。
除上述三种气量调节方式外,还有变频调节(用变频电机驱动的机组)和变速调节(用汽轮机驱动的机组),这种调节都是采用改变压缩机转速的方法来实现排气量调节的,在本公司的工艺流程用往复活塞式压缩机中应用很少。
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